作为重要的文化遗产，二里头遗址的保护是公园建设的核心前提。二里头考古遗址公园创新性地践行 “活态保护” 理念，构建了 “考古保护 + 环境整治 + 合理利用” 的三位一体保护体系，既守住了文化遗产的真实性与完整性，又实现了文明的可持续传承，为全国考古遗址保护提供了可复制的实践样本。
在考古保护方面，公园采用 “最小干预” 原则，严格保护遗址的原始风貌。对宫殿基址、铸铜作坊、墓葬区等核心遗迹，采用覆罩保护、植被固沙、环境监测等技术手段，防止风化、侵蚀等自然破坏；建立文物保护实验室，对出土文物进行修复、养护与数字化存档，目前已完成 200 余件珍贵文物的数字化采集，实现文物信息的永久保存。同时，公园组建专业考古团队，持续开展主动性考古发掘，近年来新发现的宫城城墙、道路系统等遗迹，进一步丰富了遗址的文化内涵，为保护与利用提供了新的依据。
环境整治让遗址融入自然生态。公园对遗址周边环境进行系统性治理，清理违规建筑、修复植被生态，打造了 “遗址 + 绿地” 的生态格局。种植的槐树、榆树等乡土树种，既与遗址的历史氛围相契合，又起到了防风固沙、保护遗址的作用；修建的步行栈道、观景平台等设施，采用生态材料，避免对遗址造成破坏，让游客在不影响遗址保护的前提下，近距离观赏遗迹风貌。
合理利用是保护的延伸与升华。公园严格控制游览规模与游览路线，避免过度旅游对遗址造成压力；所有展示项目均以考古成果为依据，不进行虚构性复原，确保文化遗产的真实性；通过学术研究、文化传播、旅游体验等方式，让遗址的文化价值得到充分发挥，实现 “保护 — 利用 — 传承” 的良性循环。